L'avvento della scienza missilistica ha portato con sé la necessità di sistemi di orientamento accurati, sia che si tratti del lancio di una testata nucleare sia del viaggio di un astronauta in orbita. Bussole e sestanti non garantivano la precisione necessaria per imprese di questo tipo; si rese quindi necessaria l'invenzione di un sistema di puntamento più affidabile. Considerata la difficoltà dei calcoli coinvolti, il compito di far arrivare gli oggetti a destinazione sani e salvi fu assegnato a macchine dedicate.

Un sistema di puntamento funziona grazie a tre sistemi secondari: input, calcolo e output. I dispositivi di input comprendono sensori, dati radio per la rotta, collegamenti satellitari, radar, videocamere e così via. I calcoli vengono solitamente svolti da unità a bordo e a terra, che determinano la rotta, la traiettoria, la velocità e altre caratteristiche del volo. L'output comprende le regolazioni di velocità (pompe, motore, sistemi di raffreddamento) e rotta (alettoni, timoni, distribuzione del peso. Sistemi di questo tipo sono solitamente piuttosto semplici, se si escludono i computer di bordo, perché in genere il viaggio di un missile è di sola andata.

L'americano Robert Goddard e, separatamente, la squadra tedesca che lavorava sul razzo V-2 sperimentarono l'uso di sistemi di puntamento giroscopici, che si rivelarono però non particolarmente affidabili. Dopo la guerra, circa 500 ingegneri aerospaziali tedeschi sotto la guida di von Braun cominciarono a lavorare presso i laboratori di Caltech, del MIT e del Jet Propulsion Lab della NASA. I loro sforzi portarono alla creazione del sistema "Delta", che calcolava le differenze di posizione dell'oggetto in volo facendo riferimento a una traiettoria fissa; i problemi di inaffidabilità di questo metodo furono superati dal "Q-system", un sistema di puntamento sviluppato nel 1956. Questo sistema risultò talmente efficace nel controllo di missili nucleari (tanto da essere utilizzato ancora oggi) che la sua esistenza rimase un segreto per tutti gli anni 60.

Fu la "corsa allo spazio", però, a dare la spinta definitiva ai sistemi di puntamento. Nell'agosto 1961 la NASA assegnò al MIT un contratto per la progettazione di un sistema di puntamento e navigazione da utilizzare nel programma Apollo. Il risultato fu un predecessore del sistema PEG4 (Powered Explicit Guidance) utilizzato dagli shuttle americani e dalla maggior parte delle missioni spaziali. Nel frattempo veniva sviluppato il sistema di posizionamento globale (GPS) in collaborazione con l'esercito, allo scopo di migliorare le prestazioni dei missili balistici intercontinentali. Il GPS venne poi commercializzato allo scopo di migliorare le nostre prestazioni alla guida.